Задача 28012. Тригонометрические уравнения и неравенства

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 9Тригонометрические уравнения и неравенства2.1.4 Тригонометрические уравнения

Груз массой 0,08 кг колеблется на пружине. Его скорость υ меняется по закону  v = v _0 синус дробь: числитель: 2 Пи t, знаменатель: T конец дроби , где t  — время с момента начала колебаний, T  =  12 с  — период колебаний,  v _0=0,5 м/с. Кинетическая энергия E (в джоулях) груза вычисляется по формуле E= дробь: числитель: m v в квадрате , знаменатель: 2 конец дроби , где m  — масса груза в килограммах, υ   — скорость груза в м/⁠с. Найдите кинетическую энергию груза через 1 секунду после начала колебаний. Ответ дайте в джоулях.

В подтеме 16 задач
Разбор
Главная идея: Вычислить мгновенную скорость через тригонометрическую функцию, подставить в формулу кинетической энергии.

Шаг 1. Найдём скорость груза в момент t = 1 с

Подставим в формулу закона изменения скорости известные значения: v=v0sin2πtTv = v_0 \sin\frac{2\pi t}{T}

При t = 1 с, T = 12 с, v₀ = 0,5 м/с: v=0,5sin2π112=0,5sinπ6v = 0,5 \cdot \sin\frac{2\pi \cdot 1}{12} = 0,5 \cdot \sin\frac{\pi}{6}

Значение sinπ6=0,5\sin\frac{\pi}{6} = 0,5 (это табличное значение синуса для угла 30°): v=0,50,5=0,25 м/сv = 0,5 \cdot 0,5 = 0,25 \text{ м/с}

Шаг 2. Вычислим кинетическую энергию через формулу

Используем формулу кинетической энергии: E=mv22E = \frac{mv^2}{2}

Подставим найденную скорость v = 0,25 м/с и массу m = 0,08 кг: E=0,08(0,25)22=0,080,06252=0,0052=0,0025 ДжE = \frac{0,08 \cdot (0,25)^2}{2} = \frac{0,08 \cdot 0,0625}{2} = \frac{0,005}{2} = 0,0025 \text{ Дж}

Ответ получен подстановкой конкретного значения времени в параметрическое описание колебания и применением стандартной формулы механической энергии.

Типичные ошибки

  • Забыли упростить дробь в аргументе синуса: 2π12=π6\frac{2\pi}{12} = \frac{\pi}{6}, а не оставить как есть
  • Перепутали, что sinπ6=0,5\sin\frac{\pi}{6} = 0,5, а не какое-то другое значение
  • Забыли возвести скорость в квадрат перед подстановкой в формулу энергии или допустили ошибку в вычислении (0,25)2(0,25)^2

Ещё задачи этой подтемы